控制灌溉水稻水分利用规律及蒸发蒸腾量模拟研究

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目前,节水灌溉模式下的作物蒸发蒸腾量及其变化规律研究已成为本学科前沿领域的热点问题,引起了研究者的广泛关注。本研究依据田间小区和蒸渗仪试验实测资料,对参考作物蒸发蒸腾量模型的适用性进行评价;对控制灌溉条件下水稻蒸发蒸腾量和水分利用效率的变化规律及其机理进行比较分析;研究水稻作物系数和表层阻抗的变化规律、模拟手段和修正方法;研究参考作物蒸发蒸腾量-作物系数法和Penman-Monteith模型在水稻蒸发蒸腾量上的模拟效果,并提出改进的水稻蒸发蒸腾量模拟模型。主要结果与结论如下: 1、在试验区湿润气候条件下,以FAO56 Penman-Monteith模型估算结果与实测值最为接近,以Mc cloud模型与实测值误差最大。因子分析表明空气温度是该气候条件下影响参考作物蒸发蒸腾量模型模拟精度的最关键因子。 2、控制灌溉条件下,晚稻和中稻生育期蒸发蒸腾量分别为408.395mm和615.96mm,较常规灌溉减小了18.09%和17.50%。棵间蒸发和植株蒸腾量分别为308.83mm and 307.12mm,较常规灌溉减少18%和10.2%。叶片水平水分利用效率较常规灌溉提高0.34~0.5μmolCO<,2>/mmolH<,2>O,产量水平水分利用效率提高了14.43~45.95%。 3、晚稻和中稻全生育期作物系数分别为1.32和1.28,最大值均出现在抽穗开花期,最小值均出现在返青期。分段单值法确定的晚稻初始生长期、生育中期和生育后期的作物系数分别为1.1、1.39和0.79;中稻为0.98、1.58和0.84。根据降雨和灌溉发生时间修正后的双值法较好地模拟了水稻生育期内作物系数的变化过程。 4、晚稻和中稻表层阻抗分别为34.69~621.68s/m和-27.97~287.87s/m,与土壤含水率、净辐射、冠层高度以及波文比等因子具有较好的相关性。根据土壤含水率对K-P模型进行修正后,模型模拟精度显著提高。 5、参考作物蒸发蒸腾量-作物系数模型模拟值与实测值相对误差为12.42%~16.24%。以调整最大作物系数后的双值法作物系数蒸发蒸腾量模型模拟效果最好。改进的Penman-Monteith模型模拟值与实测值的相对误差为11.73%,作物冠层未完全覆盖条件下模型模拟误差小于10%。生育中期作物系数和表层阻抗分别是参考作物蒸发蒸腾量-作物系数模型和改进的Penman-Monteith模型最为敏感的因子,模型对土壤水分状况和最大空气温度变化的敏感性均较高。 6、作物系数可以表示为表层阻抗和空气动力学阻抗的函数,对参考作物蒸发蒸腾量-作物系数模型与改进的Penman-Monteith模型模拟值间具有较好的一致性做出了解释。 7、基于表层阻抗的退耦因子较好地反映了田间水汽的传输规律以及土壤含水率对作物与大气间水汽交换的影响。控制灌溉和常规灌溉水稻临界表层阻抗分别为29~158s/m和80~199s/m,表明控制灌溉稻田水汽传输更容易受表层阻抗的影响。
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